(57)【要約】  本発明は、粒子（３）を操作するためのデバイス（１）および方法に関する。デバイス（１）は、粒子（３）によって形成される構造体（３０）のためのサポートとして作用するスクリーン（１０）を含み、その構造体は、第１の基板（６０）の上に選択的に堆積させられ得る。デバイス（１）は、３Ｄプリンティング・システムの中に含まれ得る。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
粒子（３）を操作するためのデバイス（１）であって、前記デバイス（１）は、輸送流体フロー（２）を発生させるように配置されているフロー発生器（２０）を含む、デバイス（１）において、
前記デバイス（１）は、第１の外側表面（１１）を有するスクリーン（１０）をさらに含み、粒子（３）構造体（３０）が、前記第１の外側表面（１１）から形成され得り、前記スクリーン（１０）は、貫通孔部（１２）を含み、前記貫通孔部（１２）は、開口部を介して前記第１の外側表面（１１）の上へ開口しており、前記輸送流体フロー（２）は、前記第１の外側表面（１１）へまたは前記第１の外側表面（１１）から前記粒子（３）を輸送するように提供されることを特徴とする、デバイス（１）。
【請求項２】
前記デバイス（１）は、前記輸送流体フロー（２）が前記スクリーン（１０）の前記第１の外側表面（１１）の所定の部分のみを通過するように配置されていることを特徴とする、請求項１に記載のデバイス（１）。
【請求項３】
前記デバイス（１）は、前記フロー発生器（２０）の移動の手段を含むことを特徴とする、請求項２に記載のデバイス（１）。
【請求項４】
前記デバイス（１）は、前記フロー発生器（２０）と前記スクリーン（１０）との間にマスク（４０）を含むことを特徴とする、請求項２または３に記載のデバイス（１）。
【請求項５】
前記デバイス（１）は、前記マスク（４０）の移動の手段を含むことを特徴とする、請求項４に記載のデバイス（１）。
【請求項６】
前記マスク（４０）は、前記マスク（４０）の開放部分および閉鎖部分の構成が修正され得るように配置されていることを特徴とする、請求項４または５に記載のデバイス（１）。
【請求項７】
前記デバイス（１）は、バルブ・マトリックス（４１）を含むことを特徴とする、請求項１から６のいずれか一項に記載のデバイス（１）。
【請求項８】
前記デバイス（１）は、前記フロー発生器（２０）の移動の手段と、前記フロー発生器（２０）と前記スクリーン（１０）との間のマスク（４０）と、前記マスク（４０）の移動の手段とを含み、前記マスク（４０）の前記移動の手段は、前記フロー発生器（２０）の前記移動の手段と連結されており、前記輸送流体フロー（２）および前記マスク（４０）が、前記第１の外側表面（１１）の同じ部分に対応するようになっていることを特徴とする、請求項１から７のいずれか一項に記載のデバイス（１）。
【請求項９】
前記フロー発生器（２０）は、吸引デバイスを含み、前記吸引デバイスは、前記第１の外側表面（１１）から前記フロー発生器（２０）へ前記輸送流体フロー（２）を生成させるように提供されることを特徴とする、請求項１から８のいずれか一項に記載のデバイス（１）。
【請求項１０】
前記フロー発生器（２０）は、噴出デバイスを含み、前記噴出デバイスは、前記フロー発生器（２０）から前記第１の外側表面（１１）へ前記輸送流体フロー（２）を生成させるように提供されることを特徴とする、請求項１から９のいずれか一項に記載のデバイス（１）。
【請求項１１】
前記デバイス（１）は、前記スクリーン（１０）の前記第１の外側表面（１１）に対抗して粒子（３）を散布するための手段（２２）をさらに含むことを特徴とする、請求項１から１０のいずれか一項に記載のデバイス（１）。
【請求項１２】
前記スクリーン（１０）の前記第１の外側表面（１１）は、主に、第１の方向（１０１）に、および、前記第１の方向（１０１）に対して垂直の第２の方向（１０２）に延在しており、また、前記フロー発生器（２０）が発生させる前記輸送流体フロー（２）が、主に、前記第１の方向（１０１）および前記第２の方向（１０２）に対して垂直の第３の方向（１０３）となるように、前記フロー発生器（２０）が配置されていることを特徴とする、請求項１から１１のいずれか一項に記載のデバイス（１）。
【請求項１３】
前記スクリーン（１０）の前記第１の外側表面（１１）は、主に、凸形表面、たとえば、シリンダーであり、少なくとも部分的に内部スペース（１８）の境界を定めていることを特徴とする、請求項１から１１のいずれか一項に記載のデバイス（１）。
【請求項１４】
前記フロー発生器（２０）は、前記内部スペース（１８）の中に位置付けされている第１の部分（１２１）と、前記内部スペース（１８）の外側に位置付けされている第２の部分（１２２）とを含み、前記第１の部分（１２１）および前記第２の部分（１２２）は、流体連通手段（１２３）によって流体接続されていることを特徴とする、請求項１３に記載のデバイス（１）。
【請求項１５】
前記フロー発生器（２０）の前記第１の部分（１２１）または前記第２の部分（１２２）は、複数のバルブ（４１）を含むことを特徴とする、請求項１４に記載のデバイス（１）。
【請求項１６】
それぞれのバルブ（４１）は、前記スクリーン（１０）の前記第１の外側表面（１１）の一部分を通過するように配置されている輸送流体フロー・エレメントを制御するように配置されていることを特徴とする、請求項１５に記載のデバイス（１）。
【請求項１７】
前記フロー発生器（２０）の前記第１の部分（１２１）は、前記スクリーン（１０）の前記第１の外側表面（１１）に向けて方向付けされた複数の開口部を含み、前記デバイス（１）は、輸送流体フロー・エレメントが前記開口部のうちの１つの中へ入るように配置されていることを特徴とする、請求項１４から１６のいずれか一項に記載のデバイス（１）。
【請求項１８】
前記フロー発生器（２０）の前記第１の部分（１２１）の前記開口部は、互い違いになるように配置されていることを特徴とする、請求項１７に記載のデバイス（１）。
【請求項１９】
前記デバイス（１）は、前記第１の外側表面（１１）の上に前記粒子を保持するように配置されている吸引手段をさらに含むことを特徴とする、請求項１から１８のいずれか一項に記載のデバイス（１）。
【請求項２０】
前記デバイス（１）は、前記スクリーン（１０）の移動の手段をさらに含むことを特徴とする、請求項１から１９のいずれか一項に記載のデバイス（１）。
【請求項２１】
請求項１から２０のいずれか一項に記載の少なくとも１つのデバイス（１）と、凝集手段（７５）とを含む、３Ｄプリンティング・システム。
【請求項２２】
前記スクリーン（１０）の前記第１の外側表面（１１）に対抗して存在する前記粒子（３）の構造体（３０）の堆積の手段をさらに含む、請求項２１に記載の３Ｄプリンティング・システム。
【請求項２３】
前記スクリーン（１０ａ、１０ｂ）および３Ｄプリンティング構造体（７２）を一つにまとめるおよび分離するための手段をさらに含む、請求項２１または２２に記載の３Ｄプリンティング・システム。
【請求項２４】
粒子（３）を操作するための方法であって、前記方法は、
（ａ）請求項１から２０のいずれか一項に記載の粒子（３）を操作するためのデバイス（１）を供給するステップと、
（ｂ）前記デバイス（１）に粒子（３）を供給するステップと、
（ｃ）前記スクリーン（１０）の前記第１の外側表面（１１）へ、または、前記スクリーン（１０）の前記第１の外側表面（１１）から、前記輸送流体フロー（２）によって粒子（３）を輸送するステップと
を含む、方法。
【請求項２５】
前記ステップ（ｃ）は、前記スクリーン（１０）の前記第１の外側表面（１１）の所定の部分へ、または、前記所定の部分から、前記輸送流体フロー（２）によって粒子（３）を輸送するステップを含むことを特徴とする、請求項２４に記載の方法。
【請求項２６】
・請求項２４または２５に記載の粒子（３）を操作するための方法のステップと、
・前記粒子（３）のうちの少なくとも１つの部分の凝集と
を含む、３Ｄプリンティング方法。
【請求項２７】
前記凝集の前に、前記スクリーン（１０）の前記第１の外側表面（１１）に対抗して存在する前記粒子（３）の構造体（３０）の堆積をさらに含む、請求項２６に記載の３Ｄプリンティング方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
第１の態様によれば、本発明は、粒子を操作するためのデバイスに関する。第２の態様によれば、本発明は、粒子を操作するための方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
文献の米国特許第５７６７８７７号明細書は、粒子を操作するためのデバイスを開示している。このデバイスは、トナーの粒子を受け入れるように意図された２次元のプリンティング・マトリックスを含む。マトリックスのピクセルのそれぞれは、バルブおよびキャビティーを含む。キャビティーは、表面の一部分によって互いから分離されている。したがって、マトリックスは、第１の外側表面を有するサポートを形成し、第１の外側表面は、トナー粒子がその中に設置される開口部を有している。トナーの粒子は、バルブが開いている間に、キャビティーの中に吸引される。それぞれのキャビティーは、トナーの単一の粒子を受け入れるように提供されている。粒子がキャビティーの中にあるときに、粒子は、その吸引ダクトを塞ぎ、他の粒子の吸引を防止する。
【０００３】
この公知のデバイスは、いくつかの問題を有している。第１に、粒子は、キャビティーの中へ侵入し、吸引ダクトを塞ぐことができるように、実質的に球形の形状を有していなければならない。次いで、粒子は、キャビティーの中へ侵入し、吸引ダクトを塞ぐことができるように、実質的にすべて同じサイズのものでなければならない。そのうえ、キャビティー同士の間の分離は、このデバイスが粒子の連続的な構造体を構成することを可能にしないようになっている。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００４】
第１の態様によれば、本発明の目的のうちの１つは、さまざまなサイズおよび形状の粒子の連続的な構造体を生成させることを可能にするデバイスを提供することである。この目的のために、本発明は、粒子を操作するためのデバイスであって、デバイスは、輸送流体フローを発生させるように配置されているフロー発生器を含む、デバイスにおいて、デバイスは、第１の外側表面を有するスクリーンをさらに含み、粒子によって形成される構造体が、第１の外側表面から形成され得り、スクリーンは、貫通孔部を含み、貫通孔部は、開口部を介して前記第１の外側表面の上へ開口しており、輸送流体フローは、スクリーンの第１の外側表面へまたはスクリーンの第１の外側表面から粒子を輸送するように提供されることを特徴とする、デバイスを提案する。
【０００５】
スクリーンは、粒子によって形成される構造体が、スクリーンの中ではなく第１の外側表面に対抗して積み重なる粒子によって形成されることを可能にする。この第１の外側表面は、単に「外側」だけであるので、それは、孔部の「内側」壁部を含まない。したがって、さまざまなサイズ、形状、および材料の粒子が、スクリーンの第１の外側表面に対抗して粒によって形成される同じ構造体の中に含まれ得る。実際に、粒子の材料、サイズ、または形状についての条件は存在しない。そのうえ、粒子は、それらの間に分離体なしに、互いに対抗していることが可能であり、それは、それらが粒子の連続的な構造体を形成することを可能にする。また、それらが、スクリーンの第１の外側表面に対して垂直の方向に積み重なることが可能であり、したがって、特定の厚さの構造体を形成する。
【０００６】
本文献の範囲において、スクリーンは、流体に対して浸透性の多孔性の媒体であり（たとえば、スクリーンは、流体が通ることができる貫通孔部を含むことが可能である）、その少なくとも１つの第１の外側表面は、構造体の粒子によって侵入されることができない（すなわち、粒子は、前記第１の外側表面に対抗して遮断されたままであり、スクリーンの中へ侵入しない）。
【０００７】
スクリーン、および、とりわけ、その第１の外側表面は、粒子構造体のためのサポートとして使用される。
【０００８】
本発明のある実施形態では、スクリーンは、貫通孔部を含み、貫通孔部は、開口部を介して第１の外側表面の上に開口している。孔部およびその開口部は、輸送流体フローが少なくとも部分的にスクリーンを通過することを許容するように配置されており、開口部は、第１の外側表面の上のその形状および配置を通して、粒子を遮断するように配置されている。好ましくは、孔部およびその開口部は、輸送流体フローのすべてがスクリーンを通過することを許容するように配置されている。好ましくは、孔部は、その厚さを通して、すなわち、局所的に第１の外側表面に対して実質的に垂直の方向に沿って、スクリーンを通過している。好ましくは、スクリーンは、第１の外側表面に対して実質的に平行の第２の外側表面を有しており、スクリーンの厚さは、第１および第２の外側表面によって境界を定められている。
【０００９】
換言すれば、スクリーンの第１の外側表面の中の開口部は、輸送流体フローが孔部を介してスクリーンを通過することを依然として許容しながら、第１の外側表面がスクリーンの外側の粒子を遮断するように配置されている。したがって、粒子は、スクリーンの孔部の中にではなく、スクリーンの外側に遮断される。したがって、スクリーンの第１の外側表面は、粒子構造体がそれに対抗して形成され得るように提供される。
【００１０】
本文献の範囲において、スクリーンの第１の外側表面は、スクリーンの中の孔部の内側壁部を含まないものとして理解される。その理由は、第１の外側表面は、単に外側表面であるからである。したがって、粒子は、スクリーンの第１の外側表面の孔部なしの部分に対抗して遮断される。
【００１１】
スクリーンの第１の外側表面は、実質的に平坦になっていることが可能である。スクリーンの第１の外側表面は、スクリーンの第１の外側表面の２つのポイントを接続する真っ直ぐなセグメントがスクリーンの第１の外側表面の中に完全に含まれるようになっていることが可能である。スクリーンの第１の外側表面は、凸形になっていることが可能である。スクリーンの第１の外側表面は、主に円筒形状になっていることが可能である。
【００１２】
本発明によるデバイスによって、粒子を個別に操作するか、または、粒子のセットを操作することが可能である。
【００１３】
たとえば、スクレイピングによって、または、輸送フローを制御することによって、粒子構造体の厚さを制御することが可能である。
【００１４】
本発明によるデバイスは、粒子を操作すること、および、粒子構造体を生成させることができる。
【００１５】
本発明のある実施形態では、デバイスは、たとえば、第１の基板の上に、粒子構造体の一部分を選択的に堆積させることを可能にする。
【００１６】
本文献の範囲において、「ピクセル」は、表面の一部分、たとえば、スクリーンの第１の外側表面の一部分であり、それは、前記表面の残りの部分から独立して、粒子によってカバーされ得る。したがって、ピクセルは、表面のアドレス可能な部分であり、たとえば、スクリーンの第１の外側表面のアドレス可能な部分である。本文献の範囲において、「ボクセル」は、１つのピクセルに対応する粒子構造体の一部分である。
【００１７】
輸送流体フローは、所与の瞬間において、流体フロー・エレメントのセットとして見られ得り、それぞれのフロー・エレメントが、好ましくは、異なるピクセルに対応した状態になっている。好ましくは、それぞれの輸送流体フロー・エレメントは、主に、正方形または丸形の断面を有している。これは、ピクセルが方向のすべてにおいておおよそ均一な広がりを有することを可能にする。
【００１８】
粒子は、たとえば、ポリマー、金属、塩、セラミック、または有機材料を含むことが可能である。粒子は、１μｍ、１０μｍ、１００μｍ、１ｍｍ、または１０ｍｍの平均サイズを有するサイズ分布を有することが可能である。粒子は、主に球形の形状または任意の他の形状を有することが可能である。粒子は、選択的な凝集の方法を介した３Ｄプリンティングを介して、物体を形成するのに適切であることが可能である。粒子は、対照的に、不活性であることが可能であり、また、凝集することが困難であることが可能であり、３Ｄプリンティングの間にサポートとして使用される。
【００１９】
スクリーンは、異なる材料（金属、有機、ポリマー、セラミックなど）から作製され得り、また、異なる方法（製織、穿孔、打ち抜き、化学的なフォトエングレービング、金属（ニッケル、銅、金など）の電鋳、焼結された粉末またはファイバー、フィルトレーション・フォーム）によって作り出され得る。
【００２０】
本文献の範囲において、「粒子の層」は、スクリーンの第１の外側表面に対抗して形成される粒子構造体であることが可能であり、または、スクリーンの第１の外側表面の上に形成された粒子構造体から第１の基板の上に生成され得る。また、粒子の層は、とりわけ、スクリーンの第１の外側表面からの堆積の後に、階層とも呼ばれ得る。粒子の層は、粒子の「イメージ」を形成する主に連続的な粒子の層である。
【００２１】
第１の基板は、事前に凝集された粒子、および／または、粒子と一体化されることとなる固体の物体を含むことが可能である。
【００２２】
粒子によって形成される構造体の生成は、「組成」と呼ばれ得る。
【００２３】
デバイスは、好ましくは、スクリーンの第１の外側表面によって遮断されるのに十分なサイズの粒子を供給する粒子の供給部を含む。
【００２４】
スクリーンの第１の外側表面は、好ましくは、フロー発生器の反対側に位置付けされているスクリーンの表面である。
【００２５】
デバイスは、スクリーンを深く洗浄するためのパージ・システムをさらに含むことが可能である。それは、たとえば、吸引ストリップであることが可能であり、吸引ストリップは、スクリーンに接触させられるかまたはスクリーンの付近に配置されるように提供されている。パージ・システムは、たとえば、アスピレーターを含むか、スクリーンの第１の外側表面が凸形になっている場合には、スクリーンの内部スペースの中に噴出ブレードを含むか、または、スクリーンの第１の外側表面が凸形になっている場合には、スクリーンの外側に吸引ブレードを含むことが可能である。
【００２６】
本発明のある実施形態では、孔部の開口部は、直径が１ｍｍよりも大きい、好ましくは、直径が１０μｍよりも大きい、より好ましくは、直径が１μｍよりも大きい、および、さらにより好ましくは、直径が０．１μｍよりも大きい任意の球体を、スクリーンの外側に遮断するように配置されている。
【００２７】
本発明のある実施形態では、孔部の開口部は、前記開口部のうちのいずれかの中に外接される最小の円の直径が、粒子のうちのいずれかの中に内接される最小の球の直径よりも小さくなるようになっている。
【００２８】
この条件は、粒子がいずれの開口部にも侵入しないために十分である。
【００２９】
好ましくは、スクリーンは、格子である。
【００３０】
これは、スクリーンがとりわけ簡単かつ安価になることを可能にする。格子は、たとえば、メッシュを形成することによって交差する複数のエレメントを含む。格子は、規則的または不規則的であることが可能である。
【００３１】
本発明のある実施形態では、デバイスは、輸送流体フローがスクリーンの第１の外側表面の所定の部分のみを通過するように配置されている。
【００３２】
これは、第１の外側表面の異なる部分において、とりわけ、いくつかのタイプの粒子が第１の外側表面に対抗して遮断されることを可能にする。したがって、粒子によって形成される構造体は、第１のタイプの粒子のみを含む少なくとも１つの第１の部分と、第２のタイプの粒子のみを含む第２の部分とを含むことが可能である。粒子のタイプは、たとえば、そのサイズ分布、その材料、その形状、その色、そのヤング率、その密度、その熱伝導率、その電気伝導度、その透磁率、その腐食に対する抵抗力、その硬度、その溶融温度、その溶解度、その可燃性、その疎水性、その化学組成のうちの少なくとも１つによって差別化される。
【００３３】
また、これは、粒子が第１の外側表面の上に正確なパターンを形成することを可能にし、このパターンは、潜在的にいくつかのステップの間に、輸送流体フローによって通過される第１の外側表面の部分に対応している。
【００３４】
本発明のある実施形態では、デバイスは、フロー発生器の移動の手段を含む。
【００３５】
これは、輸送流体フローによって通過される第１の外側表面の部分を修正することを可能にする。また、第１の表面の部分は、「サブ表面」とも呼ばれ得る。
【００３６】
本発明のある実施形態では、デバイスは、フロー発生器とスクリーンとの間にマスクを含む。
【００３７】
マスクは、第１の外側表面のどの部分が輸送流体フローを受けるかということを選択することを可能にする。実際に、マスクされた第１の外側表面の部分は、輸送流体フローによって通過されない。マスクは、静的であることが可能であり、すなわち、その構造は、修正されることができない。マスクは、動的であることが可能であり、すなわち、その構造は、たとえば、アドレス指定を介して修正され得る。マスクは、それが静的であるかまたは動的であるかにかかわらず、可動性であることが可能である。マスクは、第１の外側表面全体に対応するか、または、その一部分のみに対応することが可能である。マスクが可撓性である場合には、スクリーンは、好ましくは、マスクに特定の剛性を提供することを可能にする。マスクは、好ましくは、スクリーンから剥離させられることができる。したがって、マスクをそれに損傷を与える可能性のある大気（温度、湿度、ダストなど）に露出させることを回避することを可能にする。たとえば、焼結の前にマスクを剥離することは、焼結に関連する温度をマスクに回避させるために、重要である可能性がある。
【００３８】
ピクセルのサイズは、輸送流体フローの特性、ならびに、マスク、フロー発生器、およびスクリーンの間の距離に依存する。
【００３９】
本発明のある実施形態では、デバイスは、マスクの移動の手段を含む。
【００４０】
これは、マスクが第１の外側表面の１つの部分のみに対応しているときに、とりわけ有用であることが可能である。マスクの移動の手段は、フロー発生器の移動の手段と連結され得り、輸送流体フローおよびマスクが、第１の外側表面の同じ部分にシステマティックに対応するようになっている。マスクは、好ましくは、第１の外側表面に対して平行に移動させられる。また、マスクの移動は、より良好な解像度を取得すること、および、生産コストを低減させることを可能にする。また、フロー発生器の移動は、より良好な解像度を取得すること、および、生産コストを低減させることを可能にする。
【００４１】
本発明のある実施形態では、マスクは、マスクの開放部分および閉鎖部分の構成が修正され得るように配置されている。
【００４２】
本発明のある実施形態では、デバイスは、バルブ・マトリックスを含む。たとえば、マスクは、バルブ・マトリックスを含む。好ましくは、バルブは、アドレス指定され得る。より好ましくは、それぞれのバルブは、他のバルブから独立してアドレス指定され得る。好ましくは、それぞれのバルブは、輸送流体フロー・エレメントを制御するように配置されている。
【００４３】
本発明のある実施形態では、それぞれのバルブのサイズは、１つのピクセルのサイズに対応している。本発明の別の実施形態では、バルブのサイズは、１つのピクセルのサイズよりも小さくなっているかまたは大きくなっている。開放したバルブは、輸送流体フローが通ることを許容することを可能にし、第１の外側表面に向けて粒子を吸引するようになっているか、または、第１の外側表面から粒子を吹き飛ばすようになっている。バルブ・マトリックスから分離したスクリーンを使用することは、作業環境（熱、放射線、衝撃、湿度、静電効果）のバルブ・マトリックスを保護することを可能にする。そのうえ、マトリックスを変更することが必要でない状態で、スクリーンが、メンテナンスの間に変更され得り、また、スクリーンを変更することが必要でない状態で、マトリックスが変更され得る。バルブ・マトリックスは、好ましくは、第１の外側表面に対して平行になっている。
【００４４】
バルブは、たとえば、ソレノイド・バルブ、マイクロ・スピーカー、ＭＥＭＳ（圧電、静電、ソレノイドなど）であることが可能である。
【００４５】
本発明のある実施形態では、デバイスは、フロー発生器の移動の手段と、フロー発生器とスクリーンとの間のマスクと、マスクの移動の手段とを含み、マスクの移動の手段は、フロー発生器の移動の手段と連結されており、輸送流体フローおよびマスクが、第１の外側表面の同じ部分に対応するようになっている。
【００４６】
本発明のある実施形態では、フロー発生器は、吸引デバイスを含み、吸引デバイスは、第１の外側表面からフロー発生器へ輸送流体フローを生成させるように提供される。
【００４７】
これは、第１の外側表面に向けて粒子を吸引することを可能にし、すなわち、第１の外側表面に粒子を引き付けることを可能にする。
【００４８】
本発明のある実施形態では、デバイスは、粒子のリザーバーを含む。
【００４９】
リザーバーは、粒子を伴う輸送フローの供給を可能にする。リザーバーは、これらの粒子を吸引するフローがリザーバーからそれらを吸引することができるように配置されている。リザーバーは、平坦な表面を含むことが可能であり、平坦な表面は、第１の外側表面に面して位置付けされており、粒子がその上に分配されている。
【００５０】
本発明のある実施形態では、フロー発生器は、噴出デバイスを含み、噴出デバイスは、フロー発生器から第１の外側表面へ輸送流体フローを生成させるように提供される。
【００５１】
これは、第１の外側表面から粒子を噴出することを可能にし、すなわち、それからそれを噴出することを可能にする。好ましくは、輸送流体フローは、第２の外側表面から第１の外側表面へスクリーンを通過し、第１の外側表面の上に存在する粒子を噴出するようになっている。噴出デバイスは、たとえば、ブロワーまたは音波エミッターを含むことが可能である。噴出デバイスは、たとえば、０．１ｍｓから１ｓのパルスによって輸送流体を噴出するように配置され得る。輸送流体フローは、第１の外側表面と粒子との間の保持力または接着力を破壊するように選択される。
【００５２】
本発明のある実施形態では、デバイスは、第１の外側表面から来る粒子を収集するように配置されている粒子コレクターをさらに含む。
【００５３】
本発明のある実施形態では、デバイスは、スクリーンの第１の外側表面に対抗して粒子を散布する手段をさらに含む。
【００５４】
この散布手段は、第１の外側表面に粒子を供給することを可能にする。散布は、スクリーンの上にまたはスクリーンの下に位置付けされている粒子構造体に関して実施され得る。散布手段は、スクレイパーを含むことが可能であり、スクレイパーは、粒子構造体がおおよそ均一になることおよびスクレイピングによって制御されることを可能にする。
【００５５】
本発明のある実施形態では、スクリーンの第１の外側表面は、主に、第１の方向に、および、第１の方向に対して垂直の第２の方向に延在しており、また、フロー発生器が発生させる輸送流体フローが、実質的に、第１の方向および第２の方向に対して垂直の第３の方向となるように、フロー発生器が配置されている。
【００５６】
これは、主に平坦になっている第１の外側表面を有することを可能にする。次いで、マスクは、１つ存在する場合には、好ましくは、また、主に平坦になっている。
【００５７】
本発明のある実施形態では、スクリーンの第１の外側表面は、実質的に、凸形表面、たとえば、シリンダーであり、少なくとも部分的に内部スペースの境界を定めている。
【００５８】
好ましくは、凸形表面は、自分自身の上に閉じられ、ループを形成するようになっている。これは、たとえば、コーン、シリンダー、搬送表面、マット、またはベルトであることが可能である。好ましくは、デバイスは、凸形表面が回転できるように配置されており、凸形表面の一部分が、剥離ゾーンに向けて粒子を連続的に供給するために、循環的に移動させられ得るようになっている。
【００５９】
これは、粒子構造体および粒子構造体の堆積を第１の基板の上に連続的に生成させることを可能にする。
【００６０】
本発明のある実施形態では、フロー発生器は、凸形表面の内部スペースの中に少なくとも部分的に位置付けされている。
【００６１】
好ましくは、デバイスは、円筒形状のスクリーンがその軸線の周りに回転することができるように配置されている。シリンダーは、好ましくは、中空になっている。
【００６２】
本発明のある実施形態では、フロー発生器は、内部スペースの中に位置付けされている第１の部分と、内部スペースの外側に位置付けされている第２の部分とを含み、第１の部分および第２の部分は、流体連通手段によって流体接続されている。
【００６３】
流体連通手段は、好ましくは、パイプまたは複数のパイプを含む。流体連通手段が、凸形表面の端部、たとえば、シリンダーの端部を通過し、フロー発生器の第１の部分と第２の部分との間に接合を作製するということが好適である。
【００６４】
ある実施形態では、フロー発生器の第１の部分は、凸形表面の回転軸線に対して固定された位置にある。別の実施形態では、デバイスは、フロー発生器の第１の部分がこの回転軸線に対して移動させられ得るように構成されている。たとえば、フロー発生器の第１の部分が、スクリーンの（たとえば、円筒形状のスクリーンの）凸形の第１の外側表面の回転軸線に対して平行および／または垂直の並進移動を生成させるように配置されていることが可能である。
【００６５】
たとえば、軸線に対して平行の並進移動は、フロー発生器の第１の部分の開口部のそれぞれが、いくつかの平行なラインにわたって粒子を堆積させることを可能にする。
【００６６】
また、フロー発生器の第１の部分は、「プリンティング・ヘッド」と呼ばれ得る。フロー発生器の第１の部分は、好ましくは、回転軸線と、粒子がそこから噴出されるスクリーンの部分との間に、少なくとも部分的に位置付けされている。
【００６７】
本発明のある実施形態では、フロー発生器の第１の部分は、リジッドのサポートであり、それは、流体連通手段をグループ化すること、および、スクリーンの特定の部分に向けて輸送流体フローを方向付けすることを可能にする。好ましくは、それぞれの流体連通手段は、輸送流体フロー・エレメントに対応している。フロー発生器の第１の部分は、スクリーンの第１の外側表面に対して主に平行の、および、好ましくは、スクリーンの第１の外側表面に対して主に垂直の方向を、流体フロー・エレメントが有するように、流体連通手段を整合させることを可能にする。
【００６８】
本発明の別の実施形態では、流体フロー・エレメントの数は、流体連通手段の数よりも大きくなっている。たとえば、フロー発生器の第１の部分と第２の部分との間に１つだけの単一のパイプが存在していてもよく、フロー発生器の第１の部分は、アドレス指定され得る複数のバルブを含むことが可能である。次いで、それぞれの流体フロー・エレメントは、バルブに対応している。次いで、デバイスは、好ましくは、バルブを制御することを可能にする電気的な通信手段を含む。この電気的な通信手段は、たとえば、凸形の第１の外側表面の端部を通過する、たとえば、シリンダーの端部を通過するケーブルであることが可能である。
【００６９】
好ましくは、輸送流体フロー、および、とりわけ、輸送流体フロー・エレメントは、剥離ゾーンの中のスクリーンの第１の外側表面に対して垂直になっており、剥離ゾーンにおいて、粒子が輸送流体フローによって駆動される。
【００７０】
本発明のある実施形態では、フロー発生器の第１の部分または第２の部分は、複数のバルブを含む。
【００７１】
たとえば、フロー発生器の第１の部分または第２の部分は、バルブ・マトリックスを含むことが可能である。バルブを含むのが第２の部分である場合には、それぞれのバルブは、流体連通手段に接続され得る。それぞれの流体フロー・エレメントは、バルブに対応している。
【００７２】
本発明のある実施形態では、それぞれのバルブは、スクリーンの第１の外側表面の一部分を通過するように配置されている輸送流体フロー・エレメントを制御するように配置されている。これは、噴出または吸引されることとなる粒子の正確な制御を可能にする。
【００７３】
本発明のある実施形態では、フロー発生器の第１の部分は、スクリーンの第１の外側表面に向けて方向付けされた複数の開口部を含み、デバイスは、輸送流体フロー・エレメントが前記開口部のうちの１つの中に入るように配置されている。好ましくは、それぞれの開口部は、バルブと流体連通している。
【００７４】
本発明のある実施形態では、スクリーンは、開口部に面する材料を連続的に提供し、それは、制御された様式で第１の基板の上に粒子を堆積させる。堆積させられる粒子の厚さの制御は、とりわけ、第２のスクレイパーの位置によって、および／または、スクリーンの回転速度を制御することによって、行われ得る。
【００７５】
それぞれの開口部は、粒子のラインを堆積させることができる。輸送流体フローがパルスから作製される場合には、それぞれの開口部は、ピクセルのラインを堆積させることができる。
【００７６】
本発明のある実施形態では、フロー発生器の第１の部分の開口部は、互い違いになるように配置されている。
【００７７】
本発明のある実施形態では、デバイスは、第１の外側表面の上に粒子を保持するように配置されている吸引手段をさらに含む。
【００７８】
この吸引手段は、たとえば、第１の凸形外側表面によって境界を定める内部スペースの中に陥凹部を生成させるデバイスであることが可能である。陥凹部を生成させるためのこのデバイスは、たとえば、ファンを含むことが可能である。
【００７９】
本発明のある実施形態では、デバイスは、たとえば、回転および／または並進の、スクリーンの移動の手段をさらに含む。
【００８０】
好ましくは、この移動の手段は、その回転軸線に対して垂直の、たとえば、円筒形状のスクリーンの軸線に対して垂直の方向に、第１の凸形外側表面を有するスクリーンを並進させることを可能にする。たとえば、この軸線が水平方向になっている場合には、この移動手段は、水平方向におよび／または垂直方向にスクリーンを移動させるように配置され得る。そのうえ、また、この移動手段がスクリーンをその回転軸線に対して平行の方向に並進させることを可能にすることも可能である。
【００８１】
本発明のある実施形態では、流体は、ガスである。
【００８２】
本発明のある実施形態では、流体は、液体である。
【００８３】
本発明のある実施形態では、スクリーンは、スクリーンの第１の外側表面に対して垂直の貫通孔部を含み、好ましくは、孔部は、真っ直ぐな角柱または真っ直ぐな円柱である。
【００８４】
孔部が第１の外側表面に対して垂直の内側壁部を有するという事実は、粒子が孔部の中に遮断されないということを可能にする。
【００８５】
そのうえ、本発明は、
・本発明の実施形態のうちの１つによる少なくとも１つのデバイスと、
・凝集手段と
を含む、３Ｄプリンティング・システムを提案する。
【００８６】
３Ｄプリンティング・システムは、たとえば、第１の凸形外側表面を有するスクリーンをそれぞれ有する、２つ、３つ、４つなどのデバイスを含むことが可能である。
【００８７】
したがって、好ましくは、デバイスは、粒子の階層の少なくとも１つの部分を堆積させることを可能にし、凝集手段は、粒子の階層の少なくとも１つの部分を凝集することを可能にする。
【００８８】
本文献の範囲において、粒子の階層は、粒子の層である。たとえば、階層は、本発明の実施形態による粒子を操作するための１つまたは複数のデバイスを使用して、少なくとも部分的に堆積させられ得る。
【００８９】
本発明による３Ｄプリンティング・システムは、多くの利点を有しており、そのなかでも、以下のものがある。
・材料の勾配を形成することが可能である。
・腐食に対して抵抗力のある階層を形成することが可能である。
・２つの異なる材料の間に機械的な非化学的な接続を生成させることが可能である。
・プリントされたパーツを形成するボクセルは、異なる形状を有することが可能であり、異なる材料から構成され得り、これらの材料が、異なる機能（色、ヤング率、密度、熱伝導率、電気伝導度、透磁率、腐食もしくは疲労に対する抵抗力、硬度、溶融温度、溶解度、可燃性、湿潤性、化学組成、または任意の他の物理的な特性）に応答することができるようになっている。
【００９０】
本発明のある実施形態では、３Ｄプリンティング・システムは、３Ｄプリンティング構造体の上に堆積させられる粉末の階層の高さの均一化の手段をさらに含む。これは、たとえば、突起を形成する粒子をスクレイプするブレード、階層をよりコンパクトにするコンパクション・ローラー、階層をよりコンパクトにするコンパクション・プレート、および／または、階層を平坦化する振動の発生器であることが可能である。たとえば、コンパクション・ローラー自身は振動していることが可能であり、粉末を流動化させ、スクレイピングを改善するようになっている（より良好な表面条件およびより高速のスクレイピング）。均一化の手段は、非スティック・コーティングによってカバーされ得り、粒子がそれに付着することを防止するようになっている。
【００９１】
好ましくは、３Ｄプリンティング構造体は、内部雰囲気、たとえば、窒素雰囲気を生成させるためのデバイスを含む。これは、爆発および酸化のリスク、ならびに／または、粉末の変更のリスクを限定することを可能にする。好ましくは、粉末リザーバー、スクリーン、および３Ｄプリンティング構造体は、この不活性な雰囲気の中にある。
【００９２】
好ましくは、３Ｄプリンティング・システムは、チャンバーを含み、チャンバーは、粒子のリザーバー、スクリーン、および３Ｄプリンティング構造体を取り囲む。好ましくは、半結晶ポリマー粉末に関して、このチャンバーの内側は、粉末の結晶化温度よりも高く、粉末の溶融温度よりも低い温度まで加熱される。これは、過度に高い温度が粉末のスクレイピングの品質に損傷を与えることとなるので、構築中のパーツの任意の変形を制限することを可能にする。たとえば、この温度は、ＰＡ１２粉末に関して、１７８℃に近いことが可能である。
【００９３】
本発明による３Ｄプリンティング・システムは、任意の材料に適合可能である。
【００９４】
本発明のある実施形態では、構築中のパーツを形成するために使用される粉末は、以下の材料、すなわち、ポリマー（たとえば：ＴＰＥ、ＰＰ、ＰＡ１２、ＰＡ６、ＴＰＵ、導電性ＴＰＵ、ＰＥＥＫ、ＰＰＳ）、金属（チタン、スチール、アルミニウム、銅、パラジウム、金、クロム、マグネシウム、コバルト、銀、合金など）、セラミック（シリカ、アルミナなど）、塩、または有機粉末のうちの少なくとも１つを含む。
【００９５】
本発明による３Ｄプリンティング・システムは、第１のタイプの粒子、および、第１のタイプとは異なる第２のタイプの粒子を選択的に堆積させることを可能にする。異なるタイプの粒子は、好ましくは、連続的な階層を形成するように噴出され、３Ｄプリンティング構造体の上に粒子孔部がない状態になっている。
【００９６】
たとえば、第１のタイプの粒子は、構築中の物体を形成するために焼結されるように提供され得り、第２のタイプの粒子は、焼結の間に不活性であることが可能である。また、２つのタイプの粒子が物体の構築のために使用されることが可能であり、それは、マルチ材料の物体を生成させることを可能にする。これは、導電性材料から作製された特定の部分と非導電性材料から作製された他の部分とを有する物体、リジッドの部分と可撓性の部分とを有する物体、いくつかの色、いくつかの表面状態を有する物体、可溶性部分と不溶性部分とを有する物体、磁性部分と非磁性部分とを有する物体を生成させることを可能にする。
【００９７】
好ましくは、３Ｄプリンティング・システムは、３Ｄプリンティング構造体の移動の手段、および／または、第１の基板の移動の手段を含む。この移動手段は、垂直方向の並進、第１の方向（たとえば、左右）への水平方向の並進、第２の方向（たとえば、前後）への水平方向の並進の中から、少なくとも１つを可能にすることができる。
【００９８】
凝集手段は、３Ｄプリンティング構造体に堆積させられた粒子の少なくとも１つの部分に付着することを可能にし、これらの粒子がこの３Ｄプリンティング構造体に一体化されるようになっている。本文献の範囲において、粒子の凝集は、前記粒子を一緒に締結することである。凝集は、好ましくは、不活性な粒子が凝集されないという点において選択的である。凝集は、以下のもの、すなわち、熱処理、焼結、溶融、グルーの塗布、結合剤の塗布の中から、少なくとも１つの方法を含むことが可能である。たとえば、凝集手段は、炉、レーザー、電子ビーム、階層全体を加熱することができるようにスキャニング・システムを設けられたレーザー、ハロゲン・ランプ、局所的なまたは均一な化学反応の中から、少なくとも１つを含むことが可能である。凝集は、ラインに沿って材料を加熱するビームによって単一の方向にスイープすることによって、均一にラインごとに実施され得る。凝集手段は、スクリーンと同時に移動することが可能であり、または、スクリーンから切り離され得る。
【００９９】
好ましくは、粒子が３Ｄプリンティング構造体の上に堆積させられる剥離ゾーンの外側の粒子を、凝集の手段が凝集するように、システムは配置されている。
【０１００】
本発明のある実施形態では、３Ｄプリンティング・システムは、スクリーンの第１の外側表面に対抗して存在する粒子の構造体の堆積の手段をさらに含む。そのうえ、堆積手段は、噴出デバイスであることが可能である。
【０１０１】
堆積手段は、粒子を操作するためのデバイスの一部を形成することが可能であり、堆積手段は、粒子の階層を形成することを可能にすることができる。
【０１０２】
堆積手段は、スクリーンの第１の外側表面から粒子構造体を剥離することを可能にする。堆積手段は、好ましくは、３Ｄプリンティング構造体に対抗して、好ましくは、３Ｄプリンティング構造体の上に、粒子構造体を堆積させることを可能にする。また、随意的に、第１の外側表面の粒子構造体が３Ｄプリンティング構造体に対抗するように、たとえば、垂直方向に、スクリーンを移動させることを可能にすることが可能である。とりわけ、フロー発生器が噴出デバイスである場合には、粒子構造体の堆積手段は、たとえば、フロー発生器を含むことが可能である。
【０１０３】
本発明のある実施形態では、堆積手段は、可動性移送基板を含み、可動性移送基板は、移送表面を有しており、移送表面は、スクリーンの第１の外側表面に面して位置決めされ得り、スクリーンの第１の外側表面に対抗して存在する粒子の少なくとも１つの部分が、移送基板の移送表面の上に移送され得るようになっている。好ましくは、たとえば、スクリーンの第１の外側表面に対抗する粒子のいくつかの連続的な噴出によって、移送表面に対抗する粒子の層が数回生成される。
【０１０４】
したがって、粒子の層は、移送基板の移送表面の上に形成され得る。移送基板の移送表面は、主に平坦で水平になっていることが可能である。それは、下向きにまたは上向きに配向され得る。それは、３Ｄプリンティング構造体に対抗して堆積させられる移送表面に対抗する粒子の層である。移送表面に対抗する粒子の層は、好ましくは、連続的になっている。その理由は、たとえば、スクリーンの第１の外側表面に対抗する粒子構造体が、連続的であったからであり、または、いくつかの異なる粒子構造体が、移送表面に対抗して粒子の層を形成するために使用されたからである。移送基板は、第２のスクリーンを含むことが可能であり、その場合には、粒子によって形成される構造体がそれに対抗して位置付けされるスクリーンは、第１のスクリーンと呼ばれ得る。
【０１０５】
本発明のある実施形態では、３Ｄプリンティング・システムは、複数のスクリーンを含む。好ましくは、それぞれのスクリーンは、異なる粉末を操作する。たとえば、スクリーンは、回転軸線にしたがって回転するように配置されている第１の凸形外側表面を含むことが可能である。スクリーンは、その回転軸線が平行になるように配置され得る。また、スクリーンは、２つの異なる方向に粉末を堆積させるように配置され得る。
【０１０６】
これは、それぞれのスクリーンが３Ｄプリンティング構造体の上に異なる粉末を堆積させることを可能にする。システムは、１つ、２つ、３つ、４つなどのスクリーンを含むことが可能である。好ましくは、それぞれのスクリーンは、３Ｄプリンティング構造体の上に異なる粉末を堆積させるために使用される。それらは、異なる粒子サイズ、材料、および形状を有することが可能であり、または、たとえば、異なる厚さでスクレイプされ得る。
【０１０７】
本発明のある実施形態では、３Ｄプリンティング・システムは、スクリーンおよび３Ｄプリンティング構造体を一つにまとめるおよび分離するための手段をさらに含む。
【０１０８】
これは、粒子のそれぞれの階層の形成の後に、３Ｄプリンティング構造体を少しずつ分離することを可能にする。たとえば、３Ｄプリンティング構造体は、好ましくは、２０μｍから１０００μｍの間の距離、より好ましくは、５０μｍから２００μｍの間の距離によって、毎回分離され得る。これは、３Ｄプリンティング構造体から離れるように移動するスクリーン、および／または、スクリーンから離れるように移動する３Ｄプリンティング構造体であることが可能である。
【０１０９】
第２の態様によれば、本発明は、粒子を操作するための方法であって、方法は、
（ａ）本発明による粒子を操作するためのデバイスを供給するステップと、
（ｂ）前記デバイスに粒子を供給するステップと、
（ｃ）スクリーンの第１の外側表面へ、または、スクリーンの第１の外側表面から、輸送流体フローによって粒子を輸送するステップと
を含む、方法を提案する。
【０１１０】
これは、粒子によって形成される構造体を、スクリーンの第１の外側表面に対抗して、または、スクリーンの第１の外側表面からの噴出によって生成させることを可能にする。
【０１１１】
第１の外側表面が凸形になっている本発明のある実施形態では、方法は、粉末がスクリーンから３Ｄプリンティング構造体へ噴出される剥離ゾーンにおいて、スクリーンの回転速度および３Ｄプリンティング構造体の並進速度が、接線方向速度の差がゼロになるように選択されるということを含む。３Ｄプリンティング構造体の並進における前進速度よりも速いまたは遅い回転を確保するということは、より早いかまたはより遅い粒子の移送流量を制御することを可能にする。
【０１１２】
本システムに関して述べられている利点は、本方法に変更すべきところは変更して適用する。
【０１１３】
本発明のある実施形態では、ステップ（ｃ）は、スクリーンの第１の外側表面の所定の部分へ、または、所定の部分から、輸送流体フローによって粒子を輸送するステップを含む。これは、どの粒子が輸送されるかということを選択することを可能にする。粒子の輸送は、粒子とスクリーンとの間の接着の力の破壊から結果として生じることが可能である。本文献の範囲において、音波が、輸送流体フローとして考えられる。
【０１１４】
これは、第１の外側表面の特定のピクセルが粒子によってカバーされること、または、対照的に、粒子からリリースされることを可能にする。これは、たとえば、粒子の輸送が求められていない第１の外側表面の部分の中にマスクを適用することによって行われ得る。また、これは、粒子の輸送が求められている第１の外側表面の部分の中のみに輸送流体フローを適用することによって行われ得る。
【０１１５】
本発明のある実施形態では、ステップ（ｂ）は、第１のタイプの粒子および第２のタイプの粒子を供給するステップを含み、ステップ（ｃ）は、
・スクリーンの第１の外側表面の第１の所定の部分へ、または、第１の所定の部分から、輸送流体フローによって、第１のタイプの粒子を輸送するステップ（ｃ１）と、
・スクリーンの第１の外側表面の第２の所定の部分へ、または、第２の所定の部分から、輸送流体フローによって、第２のタイプの粒子を輸送するステップ（ｃ２）と
を含む。
【０１１６】
本発明のある実施形態では、ステップ（ｂ）は、第１のタイプの粒子および第２のタイプの粒子を供給するステップを含み、ステップ（ｃ）は、
・第１のスクリーンの第１の外側表面の第１の所定の部分へ、または、第１の所定の部分から、輸送流体フローによって、第１のタイプの粒子を輸送するステップ（ｃ１）と、
・第２のスクリーンの第１の外側表面の第２の所定の部分へ、または、第２の所定の部分から、輸送流体フローによって、第２のタイプの粒子を輸送するステップ（ｃ２）と
を含む。
【０１１７】
粒子のタイプは、粒子の特性、または、粒子の特性のセットによって特定され得る。たとえば、異なる材料、異なる形状、異なるサイズ分布を有する粒子は、異なるタイプのものであるはずである。そのような構造体は、異なるタイプの粒子の組成である。
【０１１８】
本発明のある実施形態では、第１のタイプの粒子は、決定された方法によって凝集される傾向にあり、第２のタイプの粒子は、前記方法によって凝集されない傾向にある。たとえば、第１のタイプの粒子は、第１の焼結温度において焼結される傾向にあり、第２のタイプの粒子は、第１の焼結温度において焼結されない傾向にある。
【０１１９】
第１のタイプの粒子は、３Ｄプリンティングのために使用され得り、第２のタイプの粒子は、３Ｄプリンティングのためのサポートとして使用される。第２のタイプの粒子は、たとえば、シリカであることが可能である。
【０１２０】
そのうえ、本発明は、
・本発明による粒子を操作するための方法のステップと、
・粒子のうちの少なくとも１つの部分の凝集と
を含む、３Ｄプリンティング方法を提案する。
【０１２１】
凝集は、階層同士の間の、階層の粒子の少なくとも１つの部分の凝集を含み、および／または、３Ｄプリンティング構造体との、階層の粒子の少なくとも１つの部分の凝集を含むことが可能である。凝集は、ポイントごとに、ラインごとに、平面ごとに、または、３Ｄプリンティング構造体の体積全体に一度に、起こることが可能である。後者のケースでは、粒子構造体の堆積は数回実施され、凝集は１回だけ実施される。
【０１２２】
そのうえ、本発明は、
・本発明による粒子を操作するための方法のステップと、
・粒子の階層を形成するように、スクリーンの第１の外側表面に対抗して存在する粒子の構造体を堆積するステップと、
・粒子の階層の少なくとも１つの部分を凝集するステップと
を含む、３Ｄプリンティング方法を提案する。
【０１２３】
堆積は、好ましくは、３Ｄプリンティング構造体の上の堆積であり、３Ｄプリンティング構造体は、３Ｄプリンティングを介してプリントされたパーツのすでに構築された部分である。
【０１２４】
本発明の他の特性および利点は、その理解のために以下の詳細な説明を読むと明らかになることとなり、添付の図を参照されることとなる。
【図面の簡単な説明】
【０１２５】
【図１ａ】本発明による粒子を操作するためのデバイスを示す図である。
【図１ｂ】本発明による粒子を操作するためのデバイスを示す図である。
【図２ａ】本発明の実施形態による粒子を操作するためのデバイスを使用する２つのステップを示す図である。
【図２ｂ】本発明の実施形態による粒子を操作するためのデバイスを使用する２つのステップを示す図である。
【図３ａ】本発明の実施形態による粒子を操作するためのデバイスを使用する３つのステップを示す図である。
【図３ｂ】本発明の実施形態による粒子を操作するためのデバイスを使用する３つのステップを示す図である。
【図３ｃ】本発明の実施形態による粒子を操作するためのデバイスを使用する３つのステップを示す図である。
【図４ａ】本発明の実施形態による粒子を操作するためのデバイスを使用する４つのステップを示す図である。
【図４ｂ】本発明の実施形態による粒子を操作するためのデバイスを使用する４つのステップを示す図である。
【図４ｃ】本発明の実施形態による粒子を操作するためのデバイスを使用する４つのステップを示す図である。
【図４ｄ】本発明の実施形態による粒子を操作するためのデバイスを使用する４つのステップを示す図である。
【図５】本発明の実施形態による粒子を操作するためのデバイスを示す図である。
【図６】本発明の実施形態による粒子を操作するためのデバイスの使用を示す図である。
【図７ａ】本発明の実施形態による３Ｄプリンティングにおける粒子構造体の使用を示す図である。
【図７ｂ】本発明の実施形態による３Ｄプリンティングにおける粒子構造体の使用を示す図である。
【図８ａ】本発明の実施形態による３Ｄプリンティングにおける粒子構造体の使用を示す図である。
【図８ｂ】本発明の実施形態による３Ｄプリンティングにおける粒子構造体の使用を示す図である。
【図９】本発明の実施形態による粒子を操作するためのデバイスを示す図である。
【図１０】本発明の実施形態による粒子を操作するためのデバイスを示す図である。
【図１１】本発明の実施形態によるバルブ・マトリックス４１の一部分を示す図である。
【図１２】本発明の実施形態によるバルブ・マトリックス４１の一部分を示す図である。
【図１３】スクリーンが円筒形状になっている、本発明の実施形態によるデバイスを示す図である。
【図１４】スクリーンが円筒形状になっている、本発明の別の実施形態によるデバイスを示す図である。
【図１５】本発明の実施形態による粒子を操作するための少なくとも２つのデバイスを含むシステムを示す図である。
【図１６】本発明の実施形態による粒子を操作するための少なくとも２つのデバイスを含むシステムを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０１２６】
本発明は、特定の実施形態によって説明されており、図を参照しているが、本発明は、それによって限定されない。説明されている図面または図は、単に概略的なものに過ぎず、限定するものではない。
【０１２７】
本文献の文脈において、「第１の」および「第２の」という用語は、さまざまなエレメントを差別化するためだけに使用されており、これらのエレメントの間の順序を暗示してはいない。
【０１２８】
図において、同一または類似のエレメントは、同じ参照符号を付されている可能性がある。
【０１２９】
図１ａは、本発明による粒子３構造体３０を生成させるためのデバイス１を示している。図１ｂは、本発明による粒子３構造体３０を生成させるためのデバイス１を示している。デバイス１は、輸送流体フローを発生させることができるフロー発生器２０を含む。フロー発生器２０は、輸送流体フローを発生させるかまたはカット・オフするように、オンまたはオフすることが可能である。依然として本発明の範囲の中にありながら、輸送流体フロー２がパルスから構成されることが可能である。
【０１３０】
デバイス１は、スクリーン１０を含み、スクリーン１０は、粒子３構造体３０のためのサポートである。スクリーン１０は、第１の外側表面１１および第２の外側表面１９を有している。スクリーン１０は、貫通孔部１２（図２ａにおいて見ることができる）を有しており、貫通孔部１２は、開口部によって第１の外側表面１１の上に開口している。また、孔部１２は、第２の外側表面１９の上に開口している。開口部は、スクリーン１０の外側の粒子３を遮断し、輸送流体フロー２がスクリーン１０を通る孔部１２を通過することを許容する。デバイス１は、好ましくは、たとえば、粒子３のリザーバー２１の形態の粒子を供給する手段（図１ａ）、または、粒子３の散布のための手段２２（図１ｂ）を含む。
【０１３１】
粒子３のこの遮断は、たとえば、粒子３のうちのいずれかの中に内接される最小の球の直径が、第１の外側表面１１の開口部のうちのいずれかの中に外接される最小の円の直径よりも大きくなっているときに、起こることが可能である。そのうえ、遮断は、粒子３が開口部の上方にブリッジを生成させるときにも起こることが可能である。ブリッジは、粒子３の直径が開口部の直径の３分の１よりも大きくなっているときに生じる可能性がある。次いで、粒子３は、粒子に関する障害物を上流に構成し、それらが積み重なることによって終了することとなる。
【０１３２】
粒子３は、一般的に、特定のサイズ分布、たとえば、ガウス分布を有している。結果的に、特定の粒子３が、スクリーン１０を通過するリスクがあり、したがって、粒子構造体３０の一部にならないリスクがある。
【０１３３】
好ましくは、輸送流体２は、ガス、好ましくは、空気、アルゴン、または窒素である。輸送流体２は、液体、たとえば、水であることが可能である。
【０１３４】
本発明のある実施形態では、スクリーン１０は、交差するエレメントを含み、直径が１０μｍを超える、好ましくは、直径が１μｍを超える、より好ましくは、直径が０．１μｍを超える任意の球体を遮断するようになっている。したがって、この直径よりも大きい実質的にサイズの任意の粒子３が、スクリーン１０によって遮断される。
【０１３５】
本発明のある実施形態では、スクリーン１０は、格子であり、すなわち、スクリーン１０は、メッシュを形成するエレメントを含む。
【０１３６】
本発明のある実施形態では、スクリーン１０は、生体適合性材料から作製されている。好ましくは、スクリーン１０は、３Ｄプリンティング環境の制約（高温、衝撃、湿度、および静電電荷に対して良好な抵抗力がある）に適合可能な材料から作製されている。
【０１３７】
好ましくは、スクリーン１０の構造体は、長期にわたって固定されており、可動パーツは存在していない。好ましくは、スクリーン１０は、電気的な機能を有していない。依然として本発明の範囲の中にありながら、スクリーンがグランドに接続され、荷電粒子を放出するようになっていることが可能である。
【０１３８】
本発明のある実施形態では、スクリーン１０の第１の外側表面１１は、フロー発生器２０に関してスクリーン１０の反対の側にある。これは、スクリーン１０が粒子３によるファウリングからフロー発生器２０を保護することを可能にすることができる。
【０１３９】
スクリーン１０は、以下の方法、すなわち、製織、穿孔、化学的なフォトエングレービング、電鋳、焼結される粉末またはファイバー、およびフォームの生産のうちの少なくとも１つによって作り出され得る。
【０１４０】
本発明のある実施形態では、スクリーン１０の第１の外側表面１１は、第１の方向１０１と第１の方向１０１に対して垂直の第２の方向１０２とに沿って主に延在している。したがって、フロー発生器２０が発生させる輸送流体フロー２が、主に、第１の方向１０１および第２の方向１０２に対して垂直の第３の方向１０３になるように、フロー発生器２０が配置されている。したがって、粒子３構造体３０は、主に２次元になっている。
【０１４１】
粒子３構造体３０は、粒子３の連続的な層を含むことが可能である。また、それは、互いから分離されている粒子３の島を含むことが可能である。粒子３構造体３０は、いくつかのタイプの粒子３を含むことが可能である。
【０１４２】
フロー発生器２０は、好ましくは、多くの粒子３、たとえば、少なくとも１０個の粒子３、または、少なくとも１００個の粒子３を同時に操作することを可能にする。また、フロー発生器２０が、粒子３を１つずつ操作することを可能にするということも可能である。
【０１４３】
本発明のある実施形態では、デバイス１は、均等化デバイス（たとえば、スクレイパー）を含み、均等化デバイスは、粒子３によって形成された構造体３０の厚さを均等化することを可能にする。
【０１４４】
図１ａに示されている本発明の実施形態では、フロー発生器２０は、吸引デバイスを含み、吸引デバイスは、第１の外側表面１１からフロー発生器２０へ輸送流体フロー２を生成させるように提供されている（図２、図４、図５、図９、および図１１）。これは、フロー発生器２０に関してスクリーン１０の他方の側に初期に位置付けされている粒子３を、第１の外側表面１１に向けて吸引することを可能にする。フロー発生器２０が吸引デバイスを含むときには、吸引デバイスは、好ましくは、スクリーン１０よりも高く位置付けされており、粒子３構造体３０が、スクリーン１０の下に形成される。
【０１４５】
図１ｂに示されている本発明の実施形態では、フロー発生器２０は、噴出デバイスを含み、噴出デバイスは、フロー発生器２０から第１の外側表面１１へ輸送流体フロー２を生成させるように提供されている（図３、図６、図１０、および図１２）。これは、フロー発生器２０に関してスクリーン１０の他方の側に初期に位置付けされている粒子３を、第１の外側表面１１から噴出することを可能にする。図１ｂに示されている本発明の実施形態では、デバイス１は、散布手段２２をさらに含み、散布手段２２は、スクレイパーを含むことが可能であり、第１の外側表面１１に粒子３を供給することを可能にする。散布手段２２は、第１の外側表面１１を覆って粒子３を散布し、次いで、噴出デバイスは、粒子３の少なくとも１つの部分を噴出する。好ましくは、噴出させられた粒子３は、粒子３コレクター２３によって収集される。
【０１４６】
好ましくは、とりわけ、粒子によって形成された構造体３０がスクリーン１０の下方にあるときには、輸送流体フロー２が維持されるために、および／または、以下の力、すなわち、重力、向心力、機械的パルス、磁力、空気力学的な力、静電気力、接触力、ファンデルワールス力、毛細管力、音圧のうちの少なくとも１つによって、粒子によって形成された構造体３０が第１の外側表面１１に付着する。これらの力は、局所的であることが可能であり、すなわち、第１の外側表面１１の特定の部分のみに対応することが可能であり、または、分配され得り、すなわち、第１の外側表面１１全体に対応することが可能である。そのうえ、これらの同じ力は、構造体３０の一部を形成する粒子３をスクリーン１０から局所的にまたは全体的に剥離するために使用され得る。
【０１４７】
好ましくは、輸送流体フロー２がスクリーン１０の第１の外側表面１１の所定の部分のみを通過するように、デバイス１が配置されている。この配置は、異なる方式で実施され得り、それは、以降に説明されることとなる。これは、とりわけ、マスク４０（図２、図３、図４、および図６）を使用して、および／または、フロー発生器２０の移動によって実施され得る。第１の外側表面１１の残りの部分から独立して、輸送流体フロー２によって通過される第１の外側表面１１の一部分は、「ピクセル」と呼ばれ得る。ピクセルは、第１の外側表面１１のピクセルから第１の基板６０（図６）の上に堆積させられる粒子のセットであることが可能である。本発明のある実施形態では、ピクセルは、１０μｍｘ１０μｍから１ｍｍｘ１０ｍｍの間にあり、好ましくは、ピクセルは、おおよそ１００μｍｘ１００μｍである。ピクセルは、正方形、長方形、ダイヤモンド、多角形、円形であるか、または、任意の他の形状を有することが可能である。ピクセルは、異なるサイズであることが可能であり、および／または、同じスクリーン１０の上に形成している。ボクセルは、ピクセルに対応する粒子構造体３０の部分である。スクリーン１０の厚さ、および、他のパラメーターは、ボクセルの厚さに影響を有することが可能である。本発明のある実施形態では、ピクセルは隣接している。本発明のある実施形態では、ピクセルは、部分的に重なり合っている。
【０１４８】
マスク４０は、開放部分と閉鎖部分とを含み、開放部分は、輸送流体フロー２が通過することを許容し、閉鎖部分は、輸送流体フロー２が通過することを許容しない。
【０１４９】
本発明のある実施形態では、マスク４０は動的であり、すなわち、その開放部分および閉鎖部分の構成が修正され得る。そのような動的なマスク４０は、たとえば、バルブ・マトリックス４１を含むことが可能である（図２、図３、図４、図６、図１１、および図１２）。
【０１５０】
本発明の別の実施形態では、マスク４０は静的であり、すなわち、その開放部分および閉鎖部分の構成は修正されることができない。したがって、デバイス１は、好ましくは、フロー発生器２０の移動の手段を含む。
【０１５１】
マスク４０は、たとえば、第１の外側表面１１全体、第１の外側表面１１のピクセルのライン、第１の外側表面１１のピクセルの２つから２０個のライン、第１の外側表面１１の１つから２５個のピクセル、または、第１の外側表面１１の単一のピクセルに対応することが可能である。好ましくは、それが第１の外側表面１１の１つの部分のみに対応している場合には、それは動的になっているか、または、デバイス１は、マスク４０の移動の手段を含む。
【０１５２】
本発明のある実施形態では、フロー発生器２０およびマスク４０は、スクリーン１０の第１の外側表面１１全体に対応している。次いで、フロー発生器２０およびマスク４０は、好ましくは、移動させられるように提供されてはいない。
【０１５３】
図２ａおよび図２ｂは、フロー発生器２０が吸引デバイスを含むケースにおける、本発明のそのような実施形態によるデバイス１を使用する２つのステップを示している。好ましくは、マスク４０は、バルブ・マトリックス４１を含む。好ましくは、バルブ４１は、互いから独立して開放され得り、マスク４０は、バルブ４１が開放している場所を輸送流体フロー２が通過することを許容するようになっている。
【０１５４】
図２ａに示されているステップの間に、２つの第１のバルブ４１が開放しており、輸送流体フロー２は、これらの２つの第１のバルブ４１に対応する第１の外側表面１１の部分のみを通過する。したがって、第１のタイプの粒子３ａを含有する第１のリザーバー（図示せず）は、第１の外側表面１１に面して開放していることが可能であり、第１のタイプの粒子３ａが、輸送流体フロー２によって吸引され、これらの２つの第１のバルブ４１に対応する第１の外側表面１１の部分に対抗して設置されるようになっている。
【０１５５】
図２ｂに示されているステップの間に、２つの第２のバルブ４１が開放しており、輸送流体フロー２は、これらの２つの第２のバルブ４１に対応する第１の外側表面１１の部分のみを通過する。したがって、第２のタイプの粒子３ｂを含有する第２のリザーバー（図示せず）は、第１の外側表面１１に面して開放していることが可能であり、第２のタイプの粒子３ｂが、輸送流体フロー２によって吸引され、これらの２つの第２のバルブ４１に対応する第１の外側表面１１の部分に対抗して設置されるようになっている。たとえば、２つの第１のバルブ４１が開放したままになっているので、および／または、上記に述べられている他の力のうちの少なくとも１つを使用して、第１のタイプの粒子３ａは、第１の外側表面１１に対抗して残っている。
【０１５６】
この瞬間に取得される粒子構造体３０が所望の構造体３０である場合には、構造体３０を形成する方法が停止する。そうでなければ、フロー発生器２０が活性化され得り、バルブ４１が開放され得り、粒子３のピクセルを吸引する。したがって、第３のタイプの粒子を吸引することが可能である。
【０１５７】
図３ａから図３ｃは、フロー発生器２０が噴出デバイスを含むケースにおける、本発明の別の実施形態によるデバイス１を使用する３つのステップを示しており、フロー発生器２０およびマスク４０は、スクリーン１０の第１の外側表面１１全体に対応している。好ましくは、マスク４０は、バルブ・マトリックス４１を含む。好ましくは、バルブ４１は、互いから独立して開放され得り、マスク４０は、バルブ４１が開放している場所を輸送流体フロー２が通過することを許容するようになっている。図３ａから図３ｃは、粒子構造体３０がスクリーン１０の上方に位置付けされており、噴出デバイスがスクリーン１０の下方にある状況を示しているが、依然として本発明の範囲の中にありながら、粒子構造体３０がスクリーン１０の下に位置付けされ、噴出デバイスがスクリーン１０の上方にあるということも可能である。これは、図３ａから図３ｃのそれぞれのすべてを水平方向の平面の中で反転させることに対応する。
【０１５８】
図３ａは、フロー発生器２０の使用の前の状況を示している。第１の外側表面１１は、第１のタイプの粒子３ａの初期層３１によってカバーされている。初期層３１は、たとえば、散布の手段２２（図１ｂ）によって、事前に堆積させられている。好ましくは、初期層３１は、単一のタイプの粒子３ａのみを含む。
【０１５９】
図３ｂに示されているステップの間に、２つの第１のバルブ４１が開放しており、輸送流体フロー２は、これらの２つの第１のバルブ４１に対応する第１の外側表面１１の部分のみを通過する。これらの２つの第１のバルブ４１に対応する第１の外側表面１１の部分に対抗して位置付けされている第１のタイプの粒子３ａは、輸送流体フロー２によって噴出させられ、粒子なしの孔部３２を残す。噴出させられた粒子３ａは、粒子コレクター２３によって収集され得る。第１の外側表面の上に残っている粒子３ａは、この瞬間に粒子構造体３０を形成している。
【０１６０】
図３ｃに示されているステップの間に、粒子なしの孔部３２は、たとえば、散布手段２２（図１ｂ）によって、粒子３ｂの供給を使用して、第２のタイプの粒子３ｂによって充填される。この瞬間に取得される粒子構造体３０が所望の構造体３０である場合には、構造体３０を形成するための方法が停止する。そうでなければ、フロー発生器２０が活性化され得り、バルブ４１が開放され得り、粒子３のボクセルを噴出するようになっている。したがって、第３のタイプの粒子を散布することが可能である。
【０１６１】
本発明のある実施形態では、フロー発生器２０およびマスク４０は、第１の外側表面１１の一部分のみに対応している。好ましくは、フロー発生器２０およびマスク４０は、第１の外側表面１１の同じ部分に対応している。次いで、好ましくは、フロー発生器２０およびマスク４０は、好ましくは、第１の外側表面１１に対して平行に移動させられるように提供される。
【０１６２】
図４ａから図４ｄは、フロー発生器２０が吸引デバイスを含むケースにおける、本発明のそのような実施形態によるデバイス１を使用する４つのステップを示している。好ましくは、マスク４０は、バルブ・マトリックス４１を含む。好ましくは、デバイス１は、フロー発生器２０の移動の手段を含む。好ましくは、バルブ４１は、互いから独立して開放され得り、マスク４０は、バルブ４１が開放している場所を輸送流体フロー２が通過することを許容するようになっている。
【０１６３】
図４ａに示されているステップの間に、第１のバルブ４１が開放しており、輸送流体フロー２は、この第１のバルブ４１に対応する第１の外側表面１１のみを通過する。第１のタイプの粒子３ａを含有する第１のリザーバー（図示せず）は、第１の外側表面１１に面して開放していることが可能であり、第１のタイプの粒子３ａが、輸送流体フロー２によって吸引され、この第１のバルブ４１に対応する第１の外側表面１１の部分に対抗して設置されるようになっている。
【０１６４】
図４ｂに示されているステップの間に、フロー発生器２０およびマスク４０は、図４ａに示されている配置に対して移動させられる。第１のバルブ４１が開放しており、輸送流体フロー２は、この第１のバルブ４１に対応する第１の外側表面１１の部分のみを通過する。第１のタイプの粒子３ａを含有する第１のリザーバー（図示せず）は、第１の外側表面１１に面して開放していることが可能であり、第１のタイプの粒子３ａが、輸送流体フロー２によって吸引され、この瞬間においてこの第１のバルブ４１に対応する第１の外側表面１１の部分に対抗して設置されるようになっている。
【０１６５】
図４ｃに示されているステップの間に、フロー発生器２０およびマスク４０は、図４ｂに示されている配置に対して移動させられる。第１のバルブ４１が開放しており、輸送流体フロー２は、この第１のバルブ４１に対応する第１の外側表面１１の部分のみを通過する。第２のタイプの粒子３ｂを含有する第２のリザーバー（図示せず）は、第１の外側表面１１に面して開放していることが可能であり、第２のタイプの粒子３ｂが、輸送流体フロー２によって吸引され、この瞬間においてこの第１のバルブ４１に対応する第１の外側表面１１の部分に対抗して設置されるようになっている。
【０１６６】
図４ｄに示されているステップの間に、フロー発生器２０およびマスク４０は、図４ｃに示されている配置に対して移動させられる。第１のバルブ４１が開放しており、輸送流体フロー２は、この第１のバルブ４１に対応する第１の外側表面１１の部分のみを通過する。第２のタイプの粒子３ｂを含有する第２のリザーバー（図示せず）は、第１の外側表面１１に面して開放していることが可能であり、第２のタイプの粒子３ｂが、輸送流体フロー２によって吸引され、この瞬間においてこの第１のバルブ４１に対応する第１の外側表面１１の部分に対抗して設置されるようになっている。
【０１６７】
この瞬間に取得される粒子構造体３０が所望の構造体３０である場合には、構造体３０を形成する方法が停止する。そうでなければ、フロー発生器２０が活性化され得り、バルブ４１が開放され得り、粒子３のボクセルを吸引することが可能である。したがって、第３のリザーバーから来る第３のタイプの粒子を吸引することが可能である。
【０１６８】
また、依然として本発明の範囲の中にありながら、図４ａから図４ｄを参照して説明されているステップのうちの１つの間に、第１のバルブ４１以外のバルブが開放していることも可能である。
【０１６９】
粒子３ａ、３ｂは、たとえば、上記に述べられている他の力のうちの少なくとも１つを使用して、第１の外側表面１１に対抗して残っている。
【０１７０】
示されていない本発明のある実施形態では、フロー発生器２０およびマスク４０は、第１の外側表面１１の一部分のみに対応しており、フロー発生器２０は、噴出デバイスを含む。
【０１７１】
本発明のある実施形態では、マスク４０は、移動させられるように提供されておらず（それは、たとえば、第１の外側表面１１全体に対応していることが可能である）、フロー発生器２０は、たとえば、フロー発生器２０の移動の手段を使用して、移動させられるように提供されている。
【０１７２】
本発明のある実施形態では、デバイス１は、マスク４０を含まず、フロー発生器２０は、たとえば、フロー発生器２０の移動の手段を使用して、移動させられるように提供されている。
【０１７３】
図５は、本発明のそのような実施形態によるデバイス１を示している。フロー発生器２０は、輸送流体フロー２が第１の外側表面１１の１つのピクセルのみを通過するように配置されている。フロー発生器２０が移動させられ、したがって、第１の外側表面１１のピクセルが、粒子３によってカバーされるように、次々にアドレス指定される。粒子の供給は、たとえば、フロー発生器２０と平行にスクリーン１０の下方に移動させられる粒子のリザーバーを介して行われ得る。
【０１７４】
示されていない本発明のある実施形態では、デバイス１は、マスク４０を含まず、フロー発生器２０は、たとえば、フロー発生器２０の移動の手段を使用して、移動させられるように提供されており、フロー発生器２０は、噴出デバイスを含む。
【０１７５】
本発明のある実施形態では、たとえば、図６に示されているものでは、スクリーン１０に対抗して存在する構造体３０の所定の部分は、噴出デバイスを含むフロー発生器２０によって発生させられる輸送流体フロー２を使用して、第１の基板６０の表面の上に選択的に移送される。粒子の噴出が音圧によって実施されることが可能である。この移送は、たとえば、ピクセルごとに実施され得る。第１の基板６０は、３Ｄプリンティング構造体７２（図７）の上側部分を構成することが可能である。
【０１７６】
本発明の可能な実施形態によれば、粒子構造体３０から第１の基板６０の表面へ、いくつかの連続的な移送が起こる。
【０１７７】
本発明の可能な実施形態によれば、第１のタイプの粒子３ａのみを含む第１の均一な構造体３０が、スクリーン１０の上または下に最初に形成される。次いで、第１の構造体３０の所定の部分が、第１の基板６０の上に移送される。次いで、第１の構造体３０の残りの部分が、スクリーン１０から除去され、第２のタイプの粒子３ｂのみを含む第２の均一な構造体３０が、スクリーン１０の上または下に形成され、第２の構造体３０の所定の部分が、第１の基板６０の上に移送される。このプロセスが繰り返され得る。
【０１７８】
したがって、異なるタイプの粒子の島６１を含む粒子の層を第１の基板６０の上に作り出すことが可能である。この層は、その後に、スクリーン１０の第１の外側表面１１に対抗して位置付けされている粒子構造体３０の代わりに、３Ｄプリンティングに関して使用され得る。
【０１７９】
本発明のある実施形態では、マスク４０は、互いから１ｍｍの間隔を置いて配置された１０列および１００行の空気圧式静電バルブ４１を含むマトリックスである。列は、１００μｍの解像度を取得するために、１００μｍだけ互いから垂直方向にオフセットされている。マスク４０は、約１０ｃｍ×１ｃｍである。マスク４０およびフロー発生器２０は、同時に移動させられるように連結されている。マスク４０およびフロー発生器２０は、スクリーン１０の第１の外側表面１１全体をスイープし、スクリーン１０に対抗して粉末の構造体３０を構成し、または、第１の基板６０に対抗して粉末の層を構成するようになっている。
【０１８０】
デバイス１は、３Ｄプリンティングに関して使用され得る。たとえば、粒子３ａの第１のタイプは、焼結を使用して３Ｄプリンティングを介して物体を形成するのに適切であり得り、第２のタイプの粒子３ｂは、焼結されていないサポート粉末であることが可能である。とりわけ、第１のタイプの粒子３ａは、第１の焼結温度において焼結され得り、第２のタイプの粒子３ｂは、第１の焼結温度においては焼結されることができない傾向にあり、または、不活性であることが可能である。第２のタイプの粒子３ｂは、３Ｄプリンティングの間に上側階層のためのサポートとして使用され得り、３Ｄプリンティングの終わりに回収され得る。
【０１８１】
本発明のある実施形態では、第１のタイプの粒子３ａは、レーザー焼結のために提供されるＳＬＳ粉末の粒子である。本発明のある実施形態では、第１のタイプの粒子３ａは、熱可塑性のポリマー、たとえば、ＰＡ１２から作製されている。本発明のある実施形態では、第２のタイプの粒子３ｂは、セラミック、石膏、またはアルミナから作製されている。
【０１８２】
図７ａおよび図７ｂは、本発明の実施形態による、３Ｄプリンティングにおける粒子３構造体３０の使用を示している。
【０１８３】
図７ａは、スクリーン１０および３Ｄプリンティング構造体７２を示しており、粒子３構造体３０がスクリーン１０の下に形成されており、３Ｄプリンティング構造体７２は、３Ｄプリンティングのプロセスにおける対象物である。３Ｄプリンティング構造体７２は、すでに一緒に凝集された多くの粒子を含む。換言すれば、３Ｄプリンティング７２は、すでに凝集された階層のスタックを含む。粒子３構造体３０の堆積の手段は、３Ｄプリンティング構造体７２の上に粒子３構造体３０を堆積させることを可能にする。したがって、粒子３構造体３０は、粒子３の階層３５になる。したがって、階層３５の粒子３は、３Ｄプリンティング構造体７２によって凝集され得り（図７ｂ）、新しい３Ｄプリンティング構造体を形成するようになっており、新しい３Ｄプリンティング構造体の上に、別の粒子３構造体３０が堆積させられ得る。凝集は、凝集手段７５によって実施され得り、凝集手段７５は、たとえば、粒子３の階層３５を加熱または放射する。凝集は、第１のタイプの粒子３ａを凝集するのに適切であり得るが、第２のタイプの粒子３ｂを凝集するのに適切ではない。
【０１８４】
本発明のある実施形態では、凝集手段７５は、レーザーを含む。本発明のある実施形態では、凝集手段７５は、赤外放射線を放出する手段（たとえば、ハロゲン・ランプ）を含み、それは、粒子３の階層３５全体にわたって均一であることが可能である。
【０１８５】
堆積手段は、好ましくは、粒子３構造体３０を伴うスクリーン１０を、粒子３構造体３０が形成された形成ゾーンから、３Ｄプリンティング構造体７２が位置付けされているプリンティングゾーンへ移動させることを可能にする。この第１の移動は、たとえば、水平方向および／または垂直方向であることが可能である。堆積手段は、好ましくは、図７ａの中の矢印７３によって示されているように、粒子３構造体３０を伴うスクリーン１０を３Ｄプリンティング構造体７２へ移動させることを可能にする。
【０１８６】
また、堆積手段は、好ましくは、スクリーン１０の第１の外側表面１１から粒子３構造体３０を剥離することを可能にする。堆積手段は、一気に第１の外側表面１１から構造体３０全体を剥離するように配置され得り、または、第１の外側表面１１から選択された部分を剥離するように配置され得る。
【０１８７】
図８ａおよび図８ｂは、本発明の実施形態による、３Ｄプリンティングにおける粒子３構造体３０の使用を示している。
【０１８８】
第１の外側表面１１の上に存在する粒子構造体３０は、可動性移送基板５０の移送表面５１の下に最初に移送される。これは、たとえば、フロー発生器２０の噴出デバイスを使用して実施され得る。
【０１８９】
次いで、移送基板５０は、図８ｂの中の矢印７３によって示されているように、３Ｄプリンティング構造体７２の上に粒子３構造体３０を堆積させるように移動させられる。次いで、図７ｂに示されている凝集方法が使用され得る。
【０１９０】
３Ｄプリンティングが完了したとき、第２のタイプの粒子３ｂが凝集されていない場合には、それらは、プリントされた対象物から剥離される。
【０１９１】
図９は、本発明の実施形態によるデバイス１を示しており、そこでは、スクリーン１０は、矢印８５によって示されているようにシリンダー軸線にしたがって回転するように配置されているシリンダーである。スクリーン１０の第１の外側表面１１は、円筒形状になっている。好ましくは、フロー発生器２０は、シリンダー軸線に対して垂直の少なくとも１つの成分を有する輸送流体フロー２を発生させる。粒子３の供給は、供給エレメント８０によって提供される。供給エレメント８０は、第１の外側表面１１へ粒子３を送るための供給チャネル８１と、スクレイパー（図示せず）と、余剰の粒子３を回収するための収集チャネル８２とを含む。フロー発生器２０は、スクリーン１０によって形成されたシリンダーの内側に位置付けされている。それは、輸送流体フロー２を制御し、粒子３がその上に堆積させられる第１の外側表面１１の部分を決定する。フロー発生器２０は、好ましくは、噴出デバイスを含む。
【０１９２】
粒子３構造体３０は、第１の外側表面２１にわたって分配された接着を使用して、第１の外側表面１１の上に維持される。それは、剥離シリンダー８３を使用して、第１の外側表面１１から剥離され、剥離シリンダー８３は、第１の外側表面１１と粒子３との間の接着力を局所的に破壊することを可能にする。次いで、剥離された粒子３は、第１の基板６０の上に堆積させられる。
【０１９３】
図１０に示されている本発明のある実施形態では、フロー発生器２０は、第１の基板６０に面して位置付けされている。供給エレメント８０は、スクリーンの上に粒子３を連続的に堆積させる。円筒形状のスクリーン１０は、フロー発生器２０に面して、粒子３を連続的に供給する。たとえば、フロー発生器２０が噴出デバイスを含む場合には、粒子３は、フロー発生器２０の制御を使用して噴出を介して第１の基板６０の上に選択的に堆積させられる。
【０１９４】
図１１は、本発明の実施形態によるバルブ・マトリックス４１の一部分を示している。図１２は、本発明の実施形態によるバルブ・マトリックス４１の一部分を示している。それぞれのバルブは、好ましくは、リジッドの部分４２、第１の電極４３、誘電体部分４４、および第２の電極４５を含む。第２の電極４５は、可撓性であり、開放および閉鎖するように提供されている。第２の電極４５は、たとえば、犠牲層を使用して、または、組み立てを介して作製され得る。バルブ４１は、好ましくは、ラインおよび列のネットワークにしたがって配置されている。バルブ４１は、好ましくは、パッシブ・アドレッシングによってアドレス指定され得る。
【０１９５】
図１１は、フロー発生器２０が吸引デバイスを含むケースに対応している。
【０１９６】
図１２は、フロー発生器２０が噴出デバイスを含むケースに対応している。本発明のある実施形態では、セパレーター４６が、スクリーン１０とバルブ・マトリックス４１との間のスペースの中に設けられており、第２の電極４５がスクリーン１０にタッチすることを防止する。
【０１９７】
一般的に、それぞれのバルブ４１は、マイクロアクチュエーター、および／または、ＭＥＭＳもしくはＰＣＢ空気圧式マイクロバルブを含むことが可能である。そのようなマイクロアクチュエーターは、たとえば、静電式、熱式、電磁式、圧電式、または他のものであることが可能である。バルブ・マトリックス４１は、たとえば、シリコン・ウエハーからのマイクロ・マシンニング技法によって実施され得る。それぞれのバルブ４１は、１つのキャビティーを含むことが可能であり、それは、たとえば、ＫＯＨによる異方性エッチングまたはディープ反応性エッチングの技法によって実施される。それぞれのバルブ４１は、ＬＰＣＶＤ堆積（低圧化学蒸着）の技法によって実施される電極を含むことが可能である。
【０１９８】
図１３は、スクリーン１０が円筒形状になっている、本発明の実施形態によるデバイス１を示している。図１４は、スクリーン１０が円筒形状になっている、本発明の別の実施形態によるデバイス１を示している。任意の他の形状のスクリーン１０も可能である。それは、たとえば、スクリーン１０の第１の外側表面が凸形になっており、少なくとも部分的に内部スペース１８の境界を定めているような、任意の形状である。スクリーン１０は、剥離ゾーン１２９を含み、剥離ゾーン１２９において、粒子が第１の外側表面１１から分離される。この剥離ゾーン１２９は、好ましくは、下向きに位置付けされ、たとえば、３Ｄプリンティング構造体７２に面して位置付けされている。フロー発生器２０は、好ましくは、噴出デバイスである。
【０１９９】
フロー発生器２０は、円筒形状のスクリーン１０の内側に位置付けされている第１の部分１２１を含む。第１の部分１２１は、プリント・ヘッドを含み、プリント・ヘッドは、剥離ゾーン１２９の付近に位置付けされている。好ましくは、プリント・ヘッドは、円筒形状のスクリーン１０の軸線と剥離ゾーン１２９との間に位置付けされている。
【０２００】
好ましくは、フロー発生器２０の第１の部分１２１は、複数の開口部を含み、複数の開口部は、スクリーン１０の第１の外側表面１１に向けて、および、とりわけ、剥離ゾーン１２９に向けて方向付けされている。開口部のそれぞれは、輸送流体フロー・エレメントを噴出または吸引することを可能にする。したがって、それは、どの粒子がスクリーン１０から噴出されるか、またはスクリーン１０の上に吸引されるかということを決定することが可能である。開口部は、好ましくは、互い違いになるように配置されており、異なるラインのピクセルがオフセットされるようになっている。
【０２０１】
フロー発生器２０の第１の部分１２１は、少なくとも１つの流体連通手段１２３に流体接続されている。この流体連通１２３手段は、たとえば、複数のパイプ１２４を含むことが可能である（図１３）。流体連通手段１２３は、円筒形状のスクリーン１０の一方の端部によって、円筒形状のスクリーン１０から出ていく。好ましくは、パイプ１２４は、リジッドのダクト１２５を通過し、円筒形状のスクリーン１０から出ていく（図１３）。
【０２０２】
フロー発生器２０は、円筒形状のスクリーン１０の外側に位置付けされている第２の部分１２２を含む。
【０２０３】
図１３に示されている本発明の実施形態では、フロー発生器２０の第２の部分１２２は、好ましくは、バルブ４１を含み、バルブ４１は、たとえば、バルブ・マトリックス４１の中に配置されている。それぞれのバルブ４１は、パイプ１２４に接続されている。バルブ４１は、フロー発生器２０の第１の部分１２１の開口部から出ていく流体フロー・エレメントを制御することを可能にする。したがって、スクリーン１０の第１の外側表面から剥離され、剥離ゾーンの下に位置付けされている３Ｄプリンティング構造体７２または任意の他のサポートの上に堆積させられる、粒子のピクセルを制御することが可能である。
【０２０４】
デバイス１は、好ましくは、１０個から５００個の間のパイプ１２４を含み、より好ましくは、５０個からおよび２００個のパイプ１２４を含む。好ましくは、剥離ゾーン１２９に向けてのパイプ１２４の出力は、互い違いになるように配置されており、堆積の解像度を増加させるようになっている。
【０２０５】
デバイス１は、好ましくは、バルブ４１を冷却するための手段を含む。
【０２０６】
図１４に示されている本発明の実施形態では、フロー発生器２０の第１の部分１２１は、好ましくは、バルブ４１を含み、バルブ４１は、たとえば、バルブ・マトリックス４１の中に配置されている。バルブ４１は、流体連通手段１２３によって、フロー発生器２０の第２の部分１２２に流体接続されている。好ましくは、流体連通手段１２３は、単一のパイプを含む。しかし、依然として本発明の範囲の中にありながら、それが、複数のパイプを含むことも可能である。バルブ４１は、剥離ゾーン１２９に面してフロー発生器２０の第１の部分１２１の開口部から出ていく流体フロー・エレメントを制御することを可能にする。したがって、スクリーン１０の第１の外側表面から剥離され、剥離ゾーンの下に位置付けされている３Ｄプリンティング構造体７２または任意の他のサポートの上に堆積させられる、粒子のピクセルを制御することが可能である。
【０２０７】
バルブ・マトリックス４１は、好ましくは、電気的な接続手段１３０によって制御ユニット１３０に接続されている。この電気的な接続手段１３０は、ワイヤレスであるか、または、少なくとも１つのワイヤーを含むことが可能であり、次いで、少なくとも１つのワイヤーは、好ましくは、円筒形状のスクリーン１０の一方の端部を通過する。
【０２０８】
図１５および図１６は、本発明の実施形態による、粒子を操作するための少なくとも２つのデバイス１ａ、１ｂを含むシステム１００を示している。このシステムは、たとえば、３Ｄプリンティングにおいて使用され得る。スクリーン１０ａ、１０ｂおよびフロー発生器は、好ましくは、図１３または図１４を参照して説明されているようなものである。とりわけ、好ましくは、フロー発生器は、それぞれ、剥離ゾーン１２９ａ、１２９ｂの付近に、円筒形状のスクリーン１０の内側に位置付けされている第１の部分１２１ａ、１２１ｂを含む。したがって、フロー発生器の第１の部分１２１ａ、１２１ｂによって放出される流体フロー・エレメントは、スクリーン１０ａ、１０ｂの第１の外側表面の上に存在する粒子３ａ、３ｂを、３Ｄプリンティング構造体７２の正確な位置に向けて噴出することが可能である。依然として本発明の範囲の中にありながら、システム１００が本発明による３つ以上のデバイス１を含むことが可能である。スクリーン１０ａ、１０ｂは、好ましくは、その軸線が同じ水平方向の平面の中にある状態で、互いに平行に配置されている。
【０２０９】
好ましくは、デバイス１ａ、１ｂは、第１のスクレイパー８６ａ、８６ｂおよび第２のスクレイパー８７ａ、８７ｂによって形成される供給エレメント８０ａ、８０ｂをそれぞれ含む。粒子３ａ、３ｂは、スクリーン１０ａ、１０ｂが回転しているときに、供給エレメント８０ａ、８０ｂによってスクリーン１０ａ、１０ｂの第１の外側表面の上にリリースされる。好ましくは、第１の外側表面に対する第２のスクレイパー８７ａ、８７ｂの位置は、第１の外側表面の上の望まれる粒子３ａ、３ｂの層の厚さにしたがって選択される。スクレイパーは、ローラー・スクレイパー、たとえば、逆回転シリンダーであることが可能であり、それは、好ましくは、振動することが可能である。
【０２１０】
次いで、粒子３ａ、３ｂは、吸引手段（図示せず）によって第１の外側表面の上に保持される。
【０２１１】
好ましくは、第１のデバイス１ａによって配置されている粒子３ａは、第１のタイプの粒子３ａであり、それは、たとえば、決定された方法によって凝集される傾向にある。好ましくは、第２のデバイス１ｂによって配置されている粒子３ｂは、第２のタイプの粒子３ｂであり、それは、たとえば、この決定された方法によって凝集されない傾向にある。
【０２１２】
好ましくは、スクリーン１０ａ、１０ｂは、階層３５が堆積させられているときに、その回転軸線を固定された状態で維持することによって回転し、第１の基板６０（それは、３Ｄプリンティング構造体７２のためのサポートとして使用される）は、１つの方向にまたは別の方向に前進する。また、依然として本発明の範囲の中にありながら、スクリーン１０ａ、１０ｂが、第１の基板６０に対して平行に移動させられる回転軸線を有しており、第１の基板６０が固定されているということも可能である。また、スクリーン１０ａ、１０ｂおよび第１の基板６０が協働した様式で移動させられるということも可能である。
【０２１３】
デバイス１ａ、１ｂのフロー発生器、たとえば、バルブ・マトリックス４１は、所望の３Ｄプリンティング構造体７２を取得するように制御される。好ましくは、デバイス１ａ、１ｂによって堆積させられる粒子３ａ、３ｂによって形成される階層３５が連続的となるように、および、任意の孔部を含まないように、それらは制御される。
【０２１４】
粒子の階層３５が堆積させられたときに、および、次に続く階層３５を堆積させる前に、スクリーン１０ａ、１０ｂは、好ましくは、階層３５の厚さに等しい距離だけ、３Ｄプリンティング構造体７２から離れるように移動させられる。これは、次に続く階層３５を堆積させることを可能にする。連続的な階層３５が異なる厚さを有することが可能である。
【０２１５】
本発明のある実施形態では、システム１００は、３Ｄプリンティング構造体の上に堆積させられる粉末の階層の高さの均一化のための手段を形成する少なくとも１つのコンパクション・ローラー１４１をさらに含む。好ましくは、システム１００は、２つの均一化手段を含み、２つの均一化手段は、スクリーン１０ａ、１０ｂの側部にそれぞれ位置付けされている。本発明のある実施形態では、システム１００は、少なくとも１つの凝集手段７５をさらに含む。好ましくは、システム１００は、２つの凝集手段７５を含み、２つの凝集手段７５は、均一化手段よりも遠くに、スクリーン１０ａ、１０ｂの側部にそれぞれ位置付けされている。
【０２１６】
好ましくは、システム１００は、以下の様式で動作する。
【０２１７】
第２のタイプ３ｂの粒子のベッド（それは、凝集手段７５によって実施される方法によって凝集されない傾向にある）が、第１の基板６０の上に堆積させられる。粒子ベッドは、３Ｄプリンティング構造体７２の始まりを形成する。
【０２１８】
供給エレメント８０ａが、第１のタイプ３ａの粒子によって充填され、それは、凝集手段７５によって実施される方法によって凝集される傾向にある。供給エレメント８０ｂは、第２のタイプ３ｂの粒子によって充填される。
【０２１９】
スクリーン１０ａ、１０ｂは、その軸線の周りにそれぞれ回転し、供給エレメント８０ａ、８０ｂの粒子を駆動し、それは、たとえば、外部ファンによって実施される空気吸引を使用して上方に維持される。吸引の空気フローは、粉末のタイプにしたがって選択される。スクリーン１０の上の粒子３ａ、３ｂの層の厚さは、好ましくは、５０μｍから５００μｍの間にある。それは、とりわけ、第２のスクレイパー８７ａ、８７ｂの位置を使用して決定される。階層３５の厚さは、スクリーン１０の上の層の厚さとは異なっていることが可能である。その代わりに、階層３５の粒子は、堆積の後に広がることが可能である。また、スクリーンの回転速度、および／または、３Ｄプリンティング構造体７２の並進速度を変化させることによって、階層３５の厚さを変化させることも可能である。
【０２２０】
スクリーン１０ａ、１０ｂは、その軸線に対して垂直の方向に水平方向に移動させられ、それら自身の周りに回転しながら、３Ｄプリンティング構造体７２をトラベルするようになっている。好ましくは、回転速度および並進速度は同期化されており、スクリーン１０に最も近い点と３Ｄプリンティング構造体７２の相対速度がゼロになるようになっている。したがって、粒子は、移送の間にスクリーンの接線方向に速度を有しておらず、それは、より正確な堆積を可能にする。
【０２２１】
堆積させられなかった粒子は、供給エレメント８０ａ、８０ｂに向けて上昇して戻され、その後に使用され得る。
【０２２２】
好ましくは、階層３５が堆積させられると、それは、コンパクション・ローラー１４１によって均一にされ、次いで、凝集手段７５によって凝集され、３Ｄプリンティング構造体７２を一体化するようになっている。したがって、それに続く階層３５が堆積させられる。
【０２２３】
３Ｄプリンティング構造体７２の中へ一体化されたばかりの階層に対して、それに続く階層３５がリターン経路の上で堆積させられることが可能である。たとえば、階層の堆積（ならびに、圧縮および凝集）は、右から左へ、および、左から右へ行われ得る。このケースでは、システムが、図１６に示されているように、２つの均一化手段および２つの凝集手段７５を含むことが好適である。
【０２２４】
本発明によるデバイス１の可能な適用例は、３Ｄプリンティング、２Ｄプリンティング、および、製薬産業における投薬に関する。
【０２２５】
換言すれば、本発明は、粒子３を操作するためのデバイス１および方法に関する。デバイス１は、スクリーン１０を含み、スクリーン１０は、第１の基板６０の上に選択的に堆積させられ得る粒子３構造体３０のためのサポートとして使用される。デバイス１は、フロー発生器２０を含み、スクリーン１０の第１の外側表面１１へ、または、スクリーン１０の第１の外側表面１１から、輸送流体フロー２を発生させ、輸送流体フロー２は、粒子３を輸送するように提供される。デバイス１は、３Ｄプリンティング・システムの中に含まれ得る。
【０２２６】
本発明は、特定の実施形態を参照して説明されており、特定の実施形態は、純粋に例示目的の値を有しており、限定するものとして考慮されてはならない。一般的に、本発明は、上記に示されおよび／または説明されている実施形態に限定されない。「を含む（ｉｎｃｌｕｄｅ）」、「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｅ）」、「含有する（ｃｏｎｔａｉｎ）」という動詞、または、任意の他の変化形、ならびに、その活用形の使用は、述べられているもの以外のエレメントの存在を決して除外することはできない。エレメントを導入するための不定冠詞「ａ」、「ａｎ」、または、定冠詞「ｔｈｅ」の使用は、複数のこれらのエレメントの存在を除外しない。特許請求の範囲の中の参照数字は、その範囲を限定しない。
【図１ａ】
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【図１ｂ】
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【図２ａ】
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【図２ｂ】
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【図３ａ】
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【図３ｂ】
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【図３ｃ】
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【図４ａ】
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【図４ｂ】
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【図４ｃ】
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【図４ｄ】
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【図５】
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【図６】
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【図７ａ】
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【図７ｂ】
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【図８ａ】
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【図８ｂ】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【国際調査報告】
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